来源： 作者： 发布时间：2019-06-22

 “电子纹身（Electronic Tattoo）”是时下备受关注的前沿科技领域之一。简单说，它就是一种可贴在皮肤上的超薄、柔性电子电路。

检测汗液中酒精含量的电子纹身（图片来源：美国化学会）

电子纹身的应用非常广泛，它可以探测呼吸、心率等生理指标，应用于运动监测、睡眠监测、生物医疗等领域。此外，它也可以应用于可穿戴计算、柔性显示器、软体机器人等领域。

（图片来源：卡耐基梅隆大学柔性机器实验室）

创新

今天，笔者要为大家介绍一种用于检测心脏健康状况的电子纹身。这种电子纹身由弹性、轻量材料制成，有望比现有的心电图机（大约一个世纪以来这项技术变化不大）更容易、更精准地监测心脏健康状况。

这项研究是由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的工程师们，在科克雷尔工程学院鲁南姝（Nanshu Lu）副教授的领导下开发。它代表着鲁教授在电子纹身技术方面取得的最新成果。这种可穿戴设备可被放置到皮肤上，测量一系列的身体反应，从电信号到生物力学信号。

（图片来源：得克萨斯大学奥斯汀分校）

研究团队在最新一期的《先进科学（Advanced Science）》期刊上报告了他们最新的电子纹身。

技术

该设备的重量非常轻并且可拉伸，所以可长期放置在胸部靠近心脏的部位，几乎不会带来不适感。它通过两种方式监测心脏健康，同时读取心电图和心振动图。我们大部分人对于心电图（ECG）都很熟悉，这种方法记录了每次心跳产生的的电活动变化。然而，心振动图（SCG）是一项利用与心跳相关的胸部振动的测量技术。通过智能手机远程供电，电子纹身是首个可以同时测量ECG和SCG的超薄、可拉伸的技术。

航天工程、机械工程与生物医学工程系副教授鲁南姝表示：“我们可以通过同步采集这两种数据，从而更深入地了解心脏健康。

单独的ECG读数无法足够精准地判断心脏健康，但是与SCG信号读数结合起来，就可以提供额外的信息。如同一种质量控制的形式，SCG表明了ECG读数的精准程度。

虽然感知ECG的柔性电子纹身并不是新东西，但是其他的传感器，例如SCG传感器，仍然是由非可拉伸的材料制成，导致它们笨重且不适合穿戴。鲁教授及其团队的电子纹身是由一种称为“聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride）”的压电聚合物组成，它能够产生自己的电荷以响应机械应力。该设备也包含了三维数字图像相关技术，该技术用于绘制胸部振动的地图，从而识别在胸部安放电子纹身的最佳位置。

电子纹身相对于传统方法还有一项优势。一般来说，ECG 测量需要在医生的办公室进行。在那里，心脏健康每次只能被监测几分钟。然而，该设备却可以穿戴数天，提供持续的心脏监测。

鲁教授及其团队一直致力于改善该设备的数据采集与存储，以及为电子纹身更长时间供电的方法。他们最近开发出一个智能手机应用程序，该程序不仅可以安全地存储数据，也可以在屏幕上实时地显示心跳。